遙感原理 第1章

1、遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用建筑工程學(xué)院建筑工程學(xué)院 邱耀東邱耀東1遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用第一章第一章 電磁波與遙感物理基礎(chǔ)電磁波與遙感物理基礎(chǔ)第二章第二章 電磁波與遙感物理基礎(chǔ)電磁波與遙感物理基礎(chǔ)遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要第二章第二章 電磁波與遙感物理基礎(chǔ)電磁波與遙感物理基礎(chǔ)一、概述一、概述二、物體的發(fā)射輻射二、物體的發(fā)射輻射三、地物的反射輻射三、地物的反射輻射遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用4衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)空氣衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)空氣PM2.5濃度濃度1.1 概述概述 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用5遙感監(jiān)測(cè)大興安嶺火災(zāi)遙感監(jiān)測(cè)大興安嶺火災(zāi)

2、國(guó)家衛(wèi)星氣象中心霧霾預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)國(guó)家衛(wèi)星氣象中心霧霾預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)1.1 概述概述 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用6汶汶川川地地震震后后遙遙感感監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)1.1 概述概述 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用72011年年12月月15日，日，美國(guó)數(shù)字地球公司美國(guó)數(shù)字地球公司利用利用QuickBird遙遙感商用衛(wèi)星抓拍到感商用衛(wèi)星抓拍到中國(guó)在黃海試航的中國(guó)在黃海試航的航空母艦。從衛(wèi)星航空母艦。從衛(wèi)星照片看：從兩側(cè)波照片看：從兩側(cè)波浪來看，瓦良格號(hào)浪來看，瓦良格號(hào)當(dāng)時(shí)正在高速航行當(dāng)時(shí)正在高速航行 1.1 概述概述 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用水體水體植被植被土壤土壤建筑建筑遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用1.1 概述概述

3、電磁波電磁波 1.1 .1 電磁波電磁波 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用水體的反射波譜特性曲線水體的反射波譜特性曲線藍(lán)、綠波段為反射帶藍(lán)、綠波段為反射帶近、中紅外波段為完全吸收帶近、中紅外波段為完全吸收帶1.1 概述概述 電磁波電磁波 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用遙感判斷地物目標(biāo)和自然現(xiàn)象的基本原理：遙感判斷地物目標(biāo)和自然現(xiàn)象的基本原理： 不同的地物具有完全不同的電磁波譜特性不同的地物具有完全不同的電磁波譜特性 同類地物具有相同或相似的波譜特性同類地物具有相同或相似的波譜特性1.1 概述概述 電磁波電磁波 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用電磁波（又稱電磁輻射）電磁波（又稱電磁輻射）是由同相震蕩且互相

4、垂直的電場(chǎng)與是由同相震蕩且互相垂直的電場(chǎng)與磁場(chǎng)在空間中以波的形式移動(dòng)，其傳播方向垂直于電場(chǎng)與磁磁場(chǎng)在空間中以波的形式移動(dòng)，其傳播方向垂直于電場(chǎng)與磁場(chǎng)構(gòu)成的平面，場(chǎng)構(gòu)成的平面，有效地傳遞有效地傳遞能量和動(dòng)量能量和動(dòng)量 射線、射線、X X射線、紫外線、紅外線、微波、無線電波等都射線、紫外線、紅外線、微波、無線電波等都是電磁波。是電磁波。1.1 概述概述 電磁波電磁波 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用電磁波的特性電磁波的特性u(píng) 橫波橫波u 波動(dòng)性波動(dòng)性 干涉干涉 衍射衍射 偏振偏振u 粒子性粒子性1.1 概述概述 電磁波電磁波 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用頻率相同且有兩個(gè)或頻率相同且有兩個(gè)或兩個(gè)以上固定

5、相位差兩個(gè)以上固定相位差的波源疊加，使某些的波源疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，而且振區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，而且振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互隔開。這種動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互隔開。這種現(xiàn)象叫做波的干涉?，F(xiàn)象叫做波的干涉。1.1 概述概述 電磁波電磁波 干涉干涉遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用指波在傳播過程中，遇到障礙物指波在傳播過程中，遇到障礙物繞過障礙物或繞過障礙物或縫隙時(shí)傳播方向發(fā)生變化的現(xiàn)象?？p隙時(shí)傳播方向發(fā)生變化的現(xiàn)象。1.1 概述概述 電磁波電磁波 衍射衍射遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用 橫波在垂直于波的橫波在垂直于波的傳播方向上，其傳播方向上，

6、其振動(dòng)振動(dòng)矢量矢量相對(duì)于傳播方向相對(duì)于傳播方向失去對(duì)稱失去對(duì)稱的現(xiàn)象叫做的現(xiàn)象叫做光的偏振。光的偏振。 偏振在微波技術(shù)中稱為偏振在微波技術(shù)中稱為“極化。極化。渦流圓極化波渦流圓極化波偏振偏振1.1 概述概述 電磁波電磁波 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用1.1.2 電磁波波譜電磁波波譜電磁波在真空中傳播電磁波在真空中傳播的的波長(zhǎng)或頻率按遞增波長(zhǎng)或頻率按遞增或遞減順序排列或遞減順序排列，即，即得到電磁波譜圖。得到電磁波譜圖。1.1.2 概述概述 電磁波譜電磁波譜 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用遙感應(yīng)用的光譜范圍遙感應(yīng)用的光譜范圍名稱名稱波長(zhǎng)范圍波長(zhǎng)范圍紫外線紫外線0.001 0.4m紫紫 0.380.

7、43m可見光可見光0.4 0.7m藍(lán)藍(lán) 0.430.47m紅紅外外線線近紅外近紅外0.76 3.0m青青 0.470.50m中紅外中紅外3 6m綠綠 0.500.56m遠(yuǎn)紅外遠(yuǎn)紅外6 15m黃黃 0.560.60m超遠(yuǎn)紅外超遠(yuǎn)紅外15 1000m橙橙 0.600.63m微微波波毫米波毫米波110mm紅紅 0.630.76m厘米波厘米波110cm分米波分米波10cm 1m1.2 概述概述 電磁波譜電磁波譜 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用1.2 物體的發(fā)射輻射物體的發(fā)射輻射u黑體輻射黑體輻射u太陽輻射太陽輻射u大氣對(duì)輻射的影響大氣對(duì)輻射的影響u一般物體的發(fā)射輻射一般物體的發(fā)射輻射1.2 物體的發(fā)射輻

8、射物體的發(fā)射輻射遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用 1.2.1 黑體輻射黑體輻射基爾霍夫基爾霍夫好的吸收體也是好的輻射體好的吸收體也是好的輻射體吸收熱輻射強(qiáng)的物體，它的發(fā)熱能力也強(qiáng)吸收熱輻射強(qiáng)的物體，它的發(fā)熱能力也強(qiáng)如果一個(gè)物體對(duì)于任何波長(zhǎng)的電磁輻射全部吸收如果一個(gè)物體對(duì)于任何波長(zhǎng)的電磁輻射全部吸收絕對(duì)黑體絕對(duì)黑體1.2 物體的發(fā)射輻射物體的發(fā)射輻射 黑體輻射黑體輻射 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用21一個(gè)不透明的物體，對(duì)入射到它上面的電磁波一個(gè)不透明的物體，對(duì)入射到它上面的電磁波只有只有光譜吸收率光譜吸收率(,T)(,T)和光譜反射和光譜反射(,T)(,T)二者之和恒等于二者之和恒等于1 1。 絕對(duì)

9、黑體：絕對(duì)黑體： (,T)=1(,T)=1， (,T)=0(,T)=0 絕對(duì)白體：絕對(duì)白體： (,T)=0(,T)=0， (,T)=1(,T)=11.2 物體的發(fā)射輻射物體的發(fā)射輻射 黑體輻射黑體輻射 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用普朗克定律普朗克定律黑體輻射通量密度與溫度、波長(zhǎng)的關(guān)系滿足普朗克定律黑體輻射通量密度與溫度、波長(zhǎng)的關(guān)系滿足普朗克定律：W() W() 分譜輻射通量密度，單位分譜輻射通量密度，單位W(cm2um )W(cm2um ) 波長(zhǎng)，單位是波長(zhǎng)，單位是um um H H 普朗克常數(shù)普朗克常數(shù)(6.6256(6.625610-34Js)10-34Js)； C C 光速光速(3(31

10、010cm/s)1010cm/s) k k 玻耳茲曼常數(shù)玻耳茲曼常數(shù)(1.38(1.3810-23J10-23JK)K) T T 絕對(duì)溫度，單位是絕對(duì)溫度，單位是k k25/211chkThcWe1.2 物體的發(fā)射輻射物體的發(fā)射輻射 黑體輻射黑體輻射 輻射特性輻射特性 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用為為斯忒藩斯忒藩玻耳茲曼玻耳茲曼常數(shù)，常數(shù)，T T為絕對(duì)黑體的絕對(duì)溫度（為絕對(duì)黑體的絕對(duì)溫度（K K）。）。443245152TThckW幾種溫度下的黑體波譜輻射曲線幾種溫度下的黑體波譜輻射曲線25/0211chkThcWde1.2 物體的發(fā)射輻射物體的發(fā)射輻射 黑體輻射黑體輻射 輻射特性輻射特性 斯

11、忒藩玻耳茲曼公式斯忒藩玻耳茲曼公式遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用分譜輻射能量密度的分譜輻射能量密度的峰值波長(zhǎng)峰值波長(zhǎng)隨溫度的增加向短波方向移動(dòng)隨溫度的增加向短波方向移動(dòng)微分普朗克公式，并求極值微分普朗克公式，并求極值黑體的絕對(duì)溫度增高時(shí)，它的最大輻射本領(lǐng)向短波方向位移黑體的絕對(duì)溫度增高時(shí)，它的最大輻射本領(lǐng)向短波方向位移 維恩位移定律維恩位移定律24/5/10/25(1)()0(1)ch kTch kTch kTchhceeWkTe =,=4.96551chXXkT令解得max2897.84.96551chTk1.2 物體的發(fā)射輻射物體的發(fā)射輻射 黑體輻射黑體輻射 輻射特性輻射特性 遙感原理與應(yīng)用

12、遙感原理與應(yīng)用在波長(zhǎng)大于在波長(zhǎng)大于1mm的微波波段，的微波波段，hv 黑體輻射黑體輻射 輻射特性輻射特性 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用1.2.2 太陽輻射太陽輻射 太陽是被動(dòng)遙感最主要的輻射源，遙感傳感器從太陽是被動(dòng)遙感最主要的輻射源，遙感傳感器從空間接收地物反射的電磁波空間接收地物反射的電磁波, ,是太陽輻射的一種轉(zhuǎn)是太陽輻射的一種轉(zhuǎn)換形式。換形式。 地球系統(tǒng)的能量地球系統(tǒng)的能量9999來源于太陽來源于太陽 太陽輻射太陽輻射: : 6.9% 6.9% 紫外線紫外線 43.5% 43.5% 可見光可見光 36.8% 36.8% 紅外線紅外線遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用太陽輻射照度分布曲線太陽輻

13、射照度分布曲線 太陽常數(shù)：指不受大氣太陽常數(shù)：指不受大氣影響，在距離太陽一個(gè)影響，在距離太陽一個(gè)天文單位內(nèi)，天文單位內(nèi)，垂直于太垂直于太陽光輻射的方向上，單陽光輻射的方向上，單位面積單位時(shí)間黑體所位面積單位時(shí)間黑體所接收的太陽輻射能量：接收的太陽輻射能量：I I=135.3 mw/m=135.3 mw/m2 2 太陽輻射的光譜是連續(xù)太陽輻射的光譜是連續(xù)的，它的輻射特性的，它的輻射特性與絕與絕對(duì)黑體的輻射特性基本對(duì)黑體的輻射特性基本一致。一致。 被動(dòng)遙感被動(dòng)遙感主要利用可見光、主要利用可見光、紅外等穩(wěn)定輻射紅外等穩(wěn)定輻射，因而太陽的，因而太陽的活動(dòng)對(duì)遙感的影響沒有太大影活動(dòng)對(duì)遙感的影響沒有太大影

14、響可以忽略。響可以忽略。 1.2.2 1.2.2 太陽輻射太陽輻射遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用太陽輻射的特點(diǎn)太陽輻射的特點(diǎn) 太陽光譜是連續(xù)的太陽光譜是連續(xù)的 輻射特性與黑體基本一致輻射特性與黑體基本一致 紫外到中紅外波段區(qū)間能量集中、穩(wěn)定紫外到中紅外波段區(qū)間能量集中、穩(wěn)定 主要利用可見光、紅外波段等穩(wěn)定輻射主要利用可見光、紅外波段等穩(wěn)定輻射 海平面處的太陽輻射照度分布曲線與大氣層外海平面處的太陽輻射照度分布曲線與大氣層外的曲線有很大不同，這主要是地球大氣層對(duì)太的曲線有很大不同，這主要是地球大氣層對(duì)太陽輻射的吸收和散射造成的陽輻射的吸收和散射造成的1.2.2 太陽輻射太陽輻射遙感原理與應(yīng)用遙感原

15、理與應(yīng)用1.2.3 大氣對(duì)輻射的影響大氣對(duì)輻射的影響遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用(1)(1)大氣的垂直分布大氣的垂直分布1.2.3 大氣對(duì)輻射的影響大氣對(duì)輻射的影響遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用(2)(2)大氣對(duì)太陽輻射的大氣對(duì)太陽輻射的吸收吸收 在在可見光波段可見光波段，引起電磁波衰減的主要原因是，引起電磁波衰減的主要原因是分分子散射子散射，在紫外、紅外與微波區(qū)，電磁波衰減的，在紫外、紅外與微波區(qū)，電磁波衰減的主要原因是大氣吸收。主要原因是大氣吸收。 主要成分：氧氣、臭氧、水、二氧化碳主要成分：氧氣、臭氧、水、二氧化碳1.2.3 大氣對(duì)輻射的影響大氣對(duì)輻射的影響遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用(2

16、)(2)大氣對(duì)太陽輻射的大氣對(duì)太陽輻射的吸收吸收 大氣吸收的影響主要是造成遙感影像暗淡；大氣吸收的影響主要是造成遙感影像暗淡； 二次反射和散射二次反射和散射現(xiàn)象造成遙感圖像質(zhì)量下降；現(xiàn)象造成遙感圖像質(zhì)量下降； 大氣對(duì)紫外線有很強(qiáng)的吸收作用，因此，現(xiàn)階段大氣對(duì)紫外線有很強(qiáng)的吸收作用，因此，現(xiàn)階段中中很少使用紫外線波段很少使用紫外線波段。1.2.3 1.2.3 大氣對(duì)輻射的影響大氣對(duì)輻射的影響遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用(3)(3)大氣對(duì)太陽輻射大氣對(duì)太陽輻射的散射的散射 在可見光波段范圍內(nèi)，大氣分子吸收的影響很小，在可見光波段范圍內(nèi)，大氣分子吸收的影響很小，主要是主要是散射引起的衰減散射引起的衰

17、減。 散射的方式隨散射的方式隨電磁波波長(zhǎng)與大氣分子直徑、氣溶電磁波波長(zhǎng)與大氣分子直徑、氣溶膠微粒大小之間的相對(duì)關(guān)系膠微粒大小之間的相對(duì)關(guān)系而變而變, , 主要有米氏主要有米氏(Mie)(Mie)散射、均勻散射、瑞利（散射、均勻散射、瑞利（RayleighRayleigh）散射等。）散射等。 1.2.3 1.2.3 大氣對(duì)輻射的影響大氣對(duì)輻射的影響遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用散射類型散射類型 介質(zhì)中不均勻顆粒的直徑介質(zhì)中不均勻顆粒的直徑a a與入射波長(zhǎng)與入射波長(zhǎng)同同數(shù)量級(jí)時(shí)，發(fā)生數(shù)量級(jí)時(shí)，發(fā)生米氏散射米氏散射 介質(zhì)中不均勻顆粒的直徑介質(zhì)中不均勻顆粒的直徑aa入射波長(zhǎng)入射波長(zhǎng)時(shí)，時(shí)，發(fā)生發(fā)生均勻散

18、射均勻散射 介質(zhì)中不均勻顆粒的直徑介質(zhì)中不均勻顆粒的直徑a a小于入射波長(zhǎng)小于入射波長(zhǎng)的十分之一時(shí)，發(fā)生的十分之一時(shí)，發(fā)生瑞利散射瑞利散射1.2.3 1.2.3 大氣對(duì)輻射的影響大氣對(duì)輻射的影響遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用散射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系散射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系42sin2sEI藍(lán)光散射較強(qiáng)藍(lán)光散射較強(qiáng)紅光散射較弱紅光散射較弱 1.2.3 1.2.3 大氣對(duì)輻射的影響大氣對(duì)輻射的影響遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用(2)(2)大氣對(duì)太陽輻射的大氣對(duì)太陽輻射的反射反射 由于大氣中有云層，當(dāng)由于大氣中有云層，當(dāng)電磁波到達(dá)云層時(shí)，就電磁波到達(dá)云層時(shí)，就象到達(dá)其他物體界面一象到達(dá)其他物體界面一樣，樣，不可

19、避免的要產(chǎn)生不可避免的要產(chǎn)生反射現(xiàn)象，反射現(xiàn)象，這種反射同這種反射同樣滿足反射定律。樣滿足反射定律。 各波段受到不同程度的各波段受到不同程度的影響，影響，削弱了電磁波到削弱了電磁波到達(dá)地面的程度。因此應(yīng)達(dá)地面的程度。因此應(yīng)盡量選擇無云的天氣接盡量選擇無云的天氣接收遙感信號(hào)。收遙感信號(hào)。四川省江油市四川省江油市1.2.3 1.2.3 大氣對(duì)輻射的影響大氣對(duì)輻射的影響遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用(3)(3)大氣窗口大氣窗口 太陽輻射在到達(dá)地面之前穿過大氣層，太陽輻射在到達(dá)地面之前穿過大氣層，大氣折射大氣折射只是改變只是改變太陽輻射的方向，并不改變輻射的強(qiáng)度。但是太陽輻射的方向，并不改變輻射的強(qiáng)度。

20、但是大氣反射、大氣反射、吸收和散射吸收和散射的共同影響卻衰減了輻射強(qiáng)度，剩余部分才為的共同影響卻衰減了輻射強(qiáng)度，剩余部分才為透射部分透射部分。 有些大氣中電磁波透過率很小，甚至完全無法透過電磁波。有些大氣中電磁波透過率很小，甚至完全無法透過電磁波。這些區(qū)域就難于或不能被遙感所使用，稱為這些區(qū)域就難于或不能被遙感所使用，稱為“大氣屏障大氣屏障”； 反之，有些波段的電磁輻射通過大氣后衰減較小，反之，有些波段的電磁輻射通過大氣后衰減較小，透過率透過率較高較高，對(duì)遙感十分有利，這些波段通常稱為，對(duì)遙感十分有利，這些波段通常稱為“大氣窗口大氣窗口”。1.2.3 1.2.3 大氣對(duì)輻射的影響大氣對(duì)輻射的影

21、響遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用可以用作遙感的大氣窗口可以用作遙感的大氣窗口 0.30 -1.15m0.30 -1.15m大氣窗口：大氣窗口：紫外、可見光、近紅外紫外、可見光、近紅外 1.3-2.5m1.3-2.5m大氣窗口：屬于大氣窗口：屬于近紅外波段近紅外波段。 3.5-5.0m3.5-5.0m大氣窗口：屬于大氣窗口：屬于中紅外波段中紅外波段。 8-14m8-14m熱紅外窗口：熱紅外窗口：熱紅外窗口熱紅外窗口，透射率為，透射率為80%80%左右，屬于地物的發(fā)射波譜。左右，屬于地物的發(fā)射波譜。 1.0mm-1m1.0mm-1m微波窗口微波窗口，穿云透霧，越來越受到重視。，穿云透霧，越來越受到重

22、視。1.2.3 1.2.3 大氣對(duì)輻射的影響大氣對(duì)輻射的影響遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用(4)(4)輻射傳輸方程輻射傳輸方程 傳感器從高空探測(cè)地面物體時(shí)，所接收到的電磁波傳感器從高空探測(cè)地面物體時(shí)，所接收到的電磁波能量包括：能量包括：太陽輻射經(jīng)大氣衰減后照射地面，經(jīng)地物反射后，太陽輻射經(jīng)大氣衰減后照射地面，經(jīng)地物反射后，又經(jīng)大氣第二次衰減進(jìn)入傳感器的能量又經(jīng)大氣第二次衰減進(jìn)入傳感器的能量 地面物體本身輻射的能量地面物體本身輻射的能量 經(jīng)大氣散射和吸收后進(jìn)入經(jīng)大氣散射和吸收后進(jìn)入 傳感器的輻射能量傳感器的輻射能量1.2.3 1.2.3 大氣對(duì)輻射的影響大氣對(duì)輻射的影響遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用

23、1.2.4 一般物體的發(fā)射輻射一般物體的發(fā)射輻射 自然界中實(shí)際物體的發(fā)射和吸收的輻射量都比自然界中實(shí)際物體的發(fā)射和吸收的輻射量都比相同條件下絕對(duì)黑體的要相同條件下絕對(duì)黑體的要低低。 不僅依賴于不僅依賴于波長(zhǎng)和溫度波長(zhǎng)和溫度，還與構(gòu)成物體的，還與構(gòu)成物體的材料材料、表面狀況表面狀況等因素有關(guān)。等因素有關(guān)。 用發(fā)射率用發(fā)射率來表示它們之間的關(guān)系：來表示它們之間的關(guān)系： = W/ W = W/ W 發(fā)射率發(fā)射率就是就是實(shí)際物體與同溫實(shí)際物體與同溫度的黑體在相同條件下輻射功率之比。度的黑體在相同條件下輻射功率之比。 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用發(fā)射率發(fā)射率 按照發(fā)射率與波長(zhǎng)的關(guān)系，把地物分為：按照發(fā)射

24、率與波長(zhǎng)的關(guān)系，把地物分為：黑體或絕對(duì)黑體：發(fā)射率為黑體或絕對(duì)黑體：發(fā)射率為1 1，常數(shù)。，常數(shù)?；殷w灰體：發(fā)射率小于：發(fā)射率小于1 1，常數(shù)，常數(shù)選擇性輻射體選擇性輻射體：反射率小于反射率小于1 1，且隨波長(zhǎng)而變化，且隨波長(zhǎng)而變化。理想反射體：反射率等于理想反射體：反射率等于0 0 影響地物發(fā)射率的因素：影響地物發(fā)射率的因素：地物的性質(zhì)、表面狀況、地物的性質(zhì)、表面狀況、溫度溫度, , 具有保溫作用的地物一般發(fā)射率大，反之具有保溫作用的地物一般發(fā)射率大，反之發(fā)射率就小。發(fā)射率就小。1.2.4 一般物體的發(fā)射輻射一般物體的發(fā)射輻射遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用主要地物發(fā)射率主要地物發(fā)射率1.2.4

25、 一般物體的發(fā)射輻射一般物體的發(fā)射輻射遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用等效黑體溫度等效黑體溫度 實(shí)際測(cè)定物體的光譜輻射通量密度實(shí)際測(cè)定物體的光譜輻射通量密度曲線并不像描繪的黑體光譜輻射通曲線并不像描繪的黑體光譜輻射通量密度曲線那么量密度曲線那么光滑光滑 常常用一個(gè)常常用一個(gè)最接近灰體輻射曲線的最接近灰體輻射曲線的黑體輻射曲線作為參照黑體輻射曲線作為參照，這時(shí)的黑，這時(shí)的黑體輻射溫度稱為該灰體的等效黑體體輻射溫度稱為該灰體的等效黑體輻射溫度（或稱等效輻射溫度）輻射溫度（或稱等效輻射溫度） 4TWWTT4等效1.2.4 一般物體的發(fā)射輻射一般物體的發(fā)射輻射遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用基爾霍夫定律基爾霍

26、夫定律 在任一給定溫度下，輻射通量密度與吸收率在任一給定溫度下，輻射通量密度與吸收率之比之比對(duì)任何材料都是一個(gè)常數(shù)對(duì)任何材料都是一個(gè)常數(shù)，并等于該溫，并等于該溫度下黑體的輻射通量密度。度下黑體的輻射通量密度。 WW4TW4TW任何材料的發(fā)射率等于其吸收率任何材料的發(fā)射率等于其吸收率 1.2.4 一般物體的發(fā)射輻射一般物體的發(fā)射輻射遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用基爾霍夫定律基爾霍夫定律 根據(jù)能量守恒定律，入射到地表面的輻射功根據(jù)能量守恒定律，入射到地表面的輻射功率等于率等于吸收功率、透射功率和反射功率吸收功率、透射功率和反射功率三個(gè)三個(gè)分量之和。分量之和。 對(duì)于不透射電磁波的物體對(duì)于不透射電磁波的

27、物體 EEEE1011.2.4 1.2.4 一般物體的發(fā)射輻射一般物體的發(fā)射輻射遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用u 地物的地物的反射類別反射類別u 光譜反射率光譜反射率以及以及地物的反射光譜特性地物的反射光譜特性u(píng) 影響影響地物光譜反射率變化的地物光譜反射率變化的因素因素1.3 1.3 地物的反射輻射地物的反射輻射遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用 1.3.1 地物的反射類型地物的反射類型 鏡面反射鏡面反射：是指物體的反射滿足反射定律。當(dāng)發(fā)生鏡是指物體的反射滿足反射定律。當(dāng)發(fā)生鏡面反射時(shí)，面反射時(shí)，對(duì)于不透明物體，其反射能量等于入射能對(duì)于不透明物體，其反射能量等于入射能量減去物體吸收的能量。量減去物體吸

28、收的能量。自然界中真正的鏡面很少，自然界中真正的鏡面很少，非常平靜的水面可以近似認(rèn)為是鏡面。非常平靜的水面可以近似認(rèn)為是鏡面。 漫反射漫反射：如果入射電磁波波長(zhǎng)如果入射電磁波波長(zhǎng)不變，表面粗糙度不變，表面粗糙度h h逐逐漸增加，直到漸增加，直到h h與與同數(shù)量級(jí)，這時(shí)整個(gè)表面均勻反射同數(shù)量級(jí)，這時(shí)整個(gè)表面均勻反射入射電磁波，入射到此表面的電磁輻射按照朗伯余弦入射電磁波，入射到此表面的電磁輻射按照朗伯余弦定律反射。定律反射。 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用 方向反射方向反射：實(shí)際地物表面由于地形起伏，實(shí)際地物表面由于地形起伏，在某個(gè)在某個(gè)方向上反射最強(qiáng)烈方向上反射最強(qiáng)烈，這種現(xiàn)象稱為方向反射。是，

29、這種現(xiàn)象稱為方向反射。是鏡面反射和漫反射的結(jié)合。鏡面反射和漫反射的結(jié)合。它發(fā)生在地物粗糙度它發(fā)生在地物粗糙度繼續(xù)增大的情況下繼續(xù)增大的情況下，這種反射沒有規(guī)律可尋。，這種反射沒有規(guī)律可尋。 從空間對(duì)地面觀察時(shí)，對(duì)于從空間對(duì)地面觀察時(shí)，對(duì)于平面地區(qū)平面地區(qū)，并且地面，并且地面物體均勻分布，可以看成物體均勻分布，可以看成漫反射漫反射；對(duì)于地形起伏；對(duì)于地形起伏和地面結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地區(qū)，為方向反射。和地面結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地區(qū)，為方向反射。 1.3.1 地物的反射類型地物的反射類型遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用1.3.2 光譜反射率以及地物反射光譜特性光譜反射率以及地物反射光譜特性 反射率反射率是物體的是物體的反

30、射輻射通量與入射輻射通反射輻射通量與入射輻射通量之比量之比，這個(gè)反射率是在理想漫反射體的情，這個(gè)反射率是在理想漫反射體的情況下，整個(gè)電磁波長(zhǎng)的反射率況下，整個(gè)電磁波長(zhǎng)的反射率EE遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用EE 實(shí)際上由于物體固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，物體對(duì)于不同波實(shí)際上由于物體固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，物體對(duì)于不同波長(zhǎng)的電磁波會(huì)長(zhǎng)的電磁波會(huì)有選擇的反射有選擇的反射。1.3.2 光譜反射率以及地物反射光譜特性光譜反射率以及地物反射光譜特性 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用 光譜反射率光譜反射率：是物體：是物體在特定波長(zhǎng)上在特定波長(zhǎng)上的反射輻射通的反射輻射通量與入射輻射通量之比。量與入射輻射通量之比。EE綠綠紅紅紫外紫

31、外 紅外紅外1.3.2 光譜反射率以及地物反射光譜特性光譜反射率以及地物反射光譜特性 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用反射波譜反射波譜 反射波譜是某物體的反射波譜是某物體的反射率（或反射輻射能）隨反射率（或反射輻射能）隨波長(zhǎng)變化的規(guī)律波長(zhǎng)變化的規(guī)律，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，反射率為縱，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，反射率為縱坐標(biāo)所得的曲線即稱為該物體的反射波譜特性曲坐標(biāo)所得的曲線即稱為該物體的反射波譜特性曲線。物體的反射波譜限于紫外、可見光和近紅外，線。物體的反射波譜限于紫外、可見光和近紅外，尤其是后兩個(gè)波段。尤其是后兩個(gè)波段。 地物的反射波譜：可見光至地物的反射波譜：可見光至 紅外波段上地物反射率隨波紅外波段上地物反

32、射率隨波 長(zhǎng)的變化規(guī)律。長(zhǎng)的變化規(guī)律。1.3.2 光譜反射率以及地物反射光譜特性光譜反射率以及地物反射光譜特性 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用利用不同地物在不同波段有不同的反射率這一特性，利用不同地物在不同波段有不同的反射率這一特性，物體的反射波譜特性曲線可作為物體的反射波譜特性曲線可作為判讀和分類判讀和分類的物的物理基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于遙感影像的分析和評(píng)價(jià)中。理基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于遙感影像的分析和評(píng)價(jià)中。 01020304050607002468101214波長(zhǎng)（um）反射率光滑紅瓦煤灰風(fēng)化紅瓦瀝青石子混凝土銅白色橡膠覆蓋鋼1.3.2 光譜反射率以及地物反射光譜特性光譜反射率以及地物反射光譜特性 反射

33、波譜反射波譜遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用地物的反射輻射地物的反射輻射u 同類地物的發(fā)射波譜特性同類地物的發(fā)射波譜特性 時(shí)間效應(yīng)：光譜特性隨時(shí)間季節(jié)變化時(shí)間效應(yīng)：光譜特性隨時(shí)間季節(jié)變化 空間效應(yīng)：光譜特性隨地理區(qū)域變化空間效應(yīng)：光譜特性隨地理區(qū)域變化u 不同地物的發(fā)射波譜特性不同地物的發(fā)射波譜特性 城市建筑城市建筑 水體水體 土壤土壤 植被植被1.3.2 光譜反射率以及地物反射光譜特性光譜反射率以及地物反射光譜特性 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用植被的反射波譜特性曲線植被的反射波譜特性曲線1.3.2 光譜反射率以及地物反射光譜特性光譜反射率以及地物反射光譜特性 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用植被的反射波譜特性曲線植被的反射波譜特性曲線紅外波段紅外波段綠波段綠波段1.3.2 光譜反射率以及地物反射光譜特性光譜反射率以及地物反射光譜特性 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用 植被的光譜反射特性植被的光譜反射特性藍(lán)、紅波段為吸收帶藍(lán)、紅波段為吸收帶綠波段為弱反射帶綠波段為弱反射帶近紅外波段有強(qiáng)反射帶近紅外波段有強(qiáng)反射帶, ,但含水量造成反射吸但含水量造成反射吸收收1.3.2 光譜反射率以及地物反射光譜特性光譜反射率以及地物反射光譜特性 遙感原理與應(yīng)用遙感原理與應(yīng)用水體的反射波